使用空间与时间混合的激光投影的制作方法

专利名称：使用空间与时间混合的激光投影的制作方法
使用空间与时间混合的激光投影技术领域
本发明一般来说涉及一种用于投影数字图像的设备，且更特定来说涉及一种使 用偏振激光器来为数字电影投影形成均勻且实质上无散斑的图像的经改进设备及方法。
背景技术：
人们对显示可比得上或超越胶片质量(尤其在大型会场)的图像的高质量数字 投影系统的兴趣正在增长。用于多色彩数字电影投影的这些数字投影解决方案中最有希 望的解决方案采用两个基本类型的空间光调制器6LM)中的一者来作为图像形成装置。 第一类型的空间光调制器由德克萨斯州达拉斯的德州仪器公司(Texas Instraments, Inc., Dallas, TX)开发的数字光处理器(DLP)，其为数字微镜装置(DMD)。DLP已成功地用 于数字投影系统中。许多专利中对DLP装置有所描述，举例来说，美国专利第4,441,791 号、第5,535,047号、第5,600,383号(所有所述专利均归属于霍恩贝克(Hombeck))。
图1显示使用DLP空间光调制器的投影仪设备10的简化框图。光源12将多色 未偏振光提供到棱镜组合件14 (例如飞利浦棱镜)中。棱镜组合件14将多色光分离为红 色、绿色及蓝色分量波长带，且将每一带引导到对应的空间光调制器20r、20g或20b。 然后棱镜组合件14重组来自每一 SLM 20r、20g及20b的经调制光，且将此未偏振光提供 到投影透镜30以供投影到显示器屏幕或其它合适表面上。
基于DLP的投影仪展示为从桌面到大型电影的大多数投影应用提供必要的光通 过量、对比率及色域的能力。然而，存在固有的分辨率限制，其中现有装置通常提供不 多于2048x1080个像素。另外，高组件及系统成本已限制DLP设计对于较高质量数字电 影投影的适合性。此外，飞利浦棱镜或其它合适的组合棱镜的成本、大小、重量及复杂 性是重大制约。另外，因亮度要求而需要具有长工作距离的相对快投影透镜负面地影响 了这些装置的可接受性及可使用性。
用于数字投影的第二类型的空间光调制器为LCD(液晶装置)。LCD通过针对 每一对应像素选择性地调制入射光的偏振状态而将图像形成为像素阵列。LCD作为用于 高质量数字电影投影系统的空间光调制器似乎具有一些优势。这些优势包含相对大的装 置大小、有利的装置合格率及制作较高分辨率装置(例如，可从索尼与JVC公司购得的 分辨率为4096x2160的装置)的能力。在利用LCD空间光调制器的电子投影设备的实例 中包括美国专利第5,808,795号(下村Mhimomura)等人)中及别处所揭示的那些设备。 LCOS (硅上液晶)装置被认为特别有希望用于大规模图像投影。然而，通过LCD组件 可能难以维持数字电影的高质量要求，特别是对于色彩及对比度来说，因为高亮度投影 的高热负载影响这些装置的偏振质量。
照明效率的持续问题与展度或类似地与拉格朗日不变量(Lagrange invariant)相 关。如光学技术中众所周知，展度与光学系统可处置的光的量相关。潜在地，展度越 大，图像便越亮。在数值上，展度与两个因子(即图像面积与数值孔径)的乘积成比例。 根据图2中所呈现的具有光源12、光学器件18及空间光调制器20的简化光学系统，展度为光源Al的面积与其输出角度θ 1的乘积，且在良好匹配的光学系统中，此等于调制 器Α2的面积与其接受角度θ 2的乘积。为获得增加的亮度，期望从光源12的面积提供 尽可能多的光。作为一般原理，当所述光源处的展度与所述调制器处的展度最接近地匹 配时，所述光学设计是有利的。
举例来说，增加数值孔径会增加展度，以使光学系统捕获更多光。类似地，增 加源图像大小而以使光始发于较大面积上会增加展度。为利用照明侧上的增加的展度， 所述展度必须大于或等于所述照明源的展度。然而，较大的图像大小通常导致成本较高 的系统。此对于例如LCOS及DLP组件等装置尤其如此，其中硅衬底及缺陷可能性随大 小而增加。作为一般规则，增加的展度导致更复杂且成本更高的光学设计。举例来说， 如果使用例如美国专利第5,907,437号(斯波特贝利Mprotbery)等人)中所概述的常规方 法，那么必须将光学系统中的透镜组件设计为大展度。必须透过系统光学器件会聚的光 的源图像面积是空间光调制器在红色、绿色及蓝色光路径中的组合面积的和；明显地， 此是所形成的最终多色彩图像的面积的三倍。也就是说，对于此常规方法中所揭示的配 置，光学组件处置相当大的图像面积且因此处置高展度，因为红色、绿色及蓝色路径是 分开的且必须以光学方式会聚。此外，虽然例如‘437斯波特贝利等人的发明中所揭示 的配置处置来自三倍于所形成的最终多色彩图像的面积的光，但因每一色彩路径仅含有 总光等级的三分之一，因此此配置不提供任何增加的亮度益处。
当光源的展度与空间光调制器的展度良好匹配时效率得以改善。匹配不良的展 度意味着光学系统或是光馈乏，不能向空间光调制器提供充足的光，或是低效率，实际 上摒弃掉为调制所产生的相当大一部分光。
以可接受系统成本为数字电影应用提供充足亮度的目标已使LCD与DLP两个系 统的设计者均感到困惑。即使在使用偏振恢复技术之处，基于LCD的系统也已因对偏振 光的要求而受到损害，因此降低效率且增加展度。不要求偏振光的DLP装置设计已证明 在某种程度上更有效，但仍需要昂贵、短寿命的灯及高成本光学引擎，因此使得其太昂 贵而无法与常规电影投影装备竞争。
为与常规高端基于胶片的投影系统相竞争且提供所谓的电子或数字电影，数字 投影仪必须能够实现可与此早期装备竞争的电影亮度等级。作为某一标量观点，典型的 影院需要大约10,000流明投影到对角线大约为40英尺的屏幕大小上。屏幕范围需要从 5,000流明向上到40,000流明的任何流明。除此苛刻亮度要求外，这些投影仪还必须递送 高分辨率像素)且提供2000 1左右的对比度及宽色域。
一些数字电影投影仪设计已证明能够达到此性能等级。然而，高装备成本及操 作成本已成为障碍。满足这些要求的投影设备各自通常花费超过50,000美元且利用高瓦 特氙弧灯，所述高瓦特氙弧灯需要以500到2000小时之间的间隔替换，其中典型的替换 成本通常超过1000美元。氙灯的大展度对成本及复杂性具有相当大的影响，因为其使相 对快的光学器件收集且投影来自这些源的光成为必要。
DLP及LCOS LCD空间光调制器(SLM)两者所共有的一个缺点一直是其有限的 使用激光光源特别是激光源的能力。虽然激光光源在相对光谱纯度及潜在高亮度等级方 面比其它类型的光源有利，但其需要不同方法以便有效地使用这些优势。与早期数字投 影仪设计一起使用的用于调节、重定向且组合来自色彩源的光的常规方法及装置可制约使用激光光源的良好程度。
固态激光器有希望改善展度、寿命及总体光谱与亮度稳定性，但直到最近，尚 不能以充足等级且以数字电影可接受的成本递送可见光。在较新的开发中，激光器阵列 已商业化且显示出作为潜在光源的一些希望。然而，亮度自身尚未足够高；需要来自多 达9个个别阵列的组合光以便为每一色彩提供必要的亮度。
对于投影应用特别感兴趣的激光器阵列包含各种类型的VCSEL阵列，其中 包含VECSEL(垂直扩展腔面发射激光器)及来自加利福尼亚桑尼维尔的诺沃勒克斯 (Novalux, Sunnyvale, CA)的NECSEL (诺沃勒克斯扩展腔面发射激光器)装置。然而， 使用这些装置的常规解决方案易于出现若干问题。一个限制与装置合格率相关。很大程 度上由于关键组件的热及封装问题，已商业化的VECSEL阵列在长度上得以扩展，但在 高度上受到限制；通常，VECSEL阵列仅具有两行发射组件。使用多于两行往往急剧地 增加合格率困难。另外，常规VECSEL设计易于出现功率连接及散热方面的困难。这些 激光器具有高功率，举例来说，频率加倍为来自诺沃勒克斯的双行装置的单行激光器装 置产生超过3W的可用光。因此，可存在相当大的电流要求及来自未使用的电流的热负 载。寿命及光束质量高度取决于稳定的温度维持。
将激光源耦合到投影系统呈现使用常规方法尚未充分解决的另一困难。举例来 说，如果使用诺沃勒克斯NECSEL激光，那么每种色彩需要大约九个2行XM激光器阵 列以接近大多数影院10,000流明的要求。期望将这些源以及电子递送及连接及相关联的 热与主要热敏光学系统分离以允许投影引擎的最佳性能。其它激光源是可能的，例如常 规边缘发射激光二极管。然而，这些激光源较难以封装成阵列形式，且传统上在较高亮 度等级时具有较短寿命。
激光源的使用一般来说呈现其自身的成像瑕疵组。所关注的主要瑕疵是激光散 斑及照明均勻性瑕疵。
散斑是精细标量的空间变化强度波动，其由光波长数量级的随机表面粗糙度所 导致。所增加的激光器相干性在其中粗糙度形成相互干涉的随机定相子源的投影系统 中引入相当大的影响。此随机强度波动使图像的有效MTF降低，尤其在较高频率下， 详细地说实质上产生“微光效应”，但也形成真正虚假的强度锐度。许多研究者已详 细研究散斑现象且约瑟夫古德曼(Joseph Goodman)的光学器件中的散斑现象、理论及 应用(Speckle Phenomena in Optics, Theory and Application)(罗伯特与公司(Roberts and Company),科罗拉多州格林伍德维利季(Greenwood Vilhge，CO) (2007))已发表对知识 的全面总结。古德曼指示全框显示应至少具有少于调制装置的强度分辨率的最低有效位 的偏离强度变化的标准偏离强度变化。对于数字电影应用，此控制为12个位且对比率通 常为2000 1左右。其它电影标准倾向于指示散斑“不应为可见”的不同准则，可在 数量上将此假设为具有与白色光投影仪在普通屏幕上的散斑等级相等的散斑等级。此已 经测量而在强度上为约3%的峰到谷变化。
古德曼已特征化在显示应用中减少散斑的一些常用方法
“1.引入偏振分集；
2.引入移动屏幕；
3.引入可最小化散斑产生的特别设计的屏幕；
4.对于每一色彩，加宽源的光谱或以略微不同的频率使用多个激光器，由此在 照明中实现波长分集；
5.对于每一色彩，使用空间上分离的多个独立激光器，由此在照明中实现角度 分集；
6.与眼睛的分辨率相比过度设计投影光学器件；
7.使具有随机相位单元的改变的漫射器成像到屏幕上；及
8.使具有确定性或正交相位码的改变的漫射器成像到屏幕上。，，
这些方法中的每一者均具有一些益处及负面属性。这些方法中的一些方法很适 用于高端数字电影投影，而其余方法并不适用。另外，在许多情况下，对于将散斑减 少到可接受的阈值以下单个方法可能是不足够有效的。偏振分集在许多情况下是不期 望的，因为需要偏振来调制光或形成立体成像的任何投影仪不能允许不纯状态到达观看 者。特别设计的屏幕及屏幕摇动可以是有效的，然而，其需要不期望的会场修改，因为 优选的是能够在任一屏幕上显示高质量。类似地，如果需要偏振维持屏幕，那么添加额 外的制约或特征可相当昂贵或困难。大屏幕尤其难以修改制造过程，因为所述装备大且曰虫 印贝。
期望光谱加宽，然而，此在激光器制作中可能难以控制，因为形成显示应用所 需要的可见固态源的许多方法使用将波长控制为约Inm的双倍频率晶体。使用多个独立 激光器是非常好的方法，但此方法取决于用于控制散斑的元件的数目。此在低光等级到 高光等级投影系统的范围上作用不良，因为1000流明的投影仪需要像10,000流明的投影 仪一样无散斑，而源的数目可为10倍高。举例来说，在2005年11月2日的日本东京微 光学会议上，穆拉迪安(Mooradian)等人的“高功率扩展垂直腔面发射二极管激光器与 阵列及其应用(High Power Extended Vertical Cavity Surface Emitting Diode Lasers and Arrays And Their Applications)"揭示诺沃勒克斯扩展腔面发射激光器(NECSEL)的经改善散斑 性能。在此情况下，30到40个独立(彼此不相干)发射器将散斑减少低至几个百分点。 尽管通过较大数目的发射器来减少散斑，但散斑不总是减少到严格的数字电影要求所要 求的白光等级。
改变漫射器非常有效，然而，此通过形成额外的角度范围来增加源的展度且在 玻璃表面上要求相对昂贵且受控制的表面处理以耐用于高功率系统。
在穆拉迪安等人的美国专利7,四6,987中，揭示与古德曼所描述的那些技术类似 的用以减少激光散斑的个别及组合技术。首先，使用增加激光器的数目，该等激光器相 对于彼此大致不相干。其次，可使用对激光器的光谱加宽。(曼尼(Manni)等人的US 6,975,四4中也描述了此后一技术。)再次，阵列中的个别激光器可设计为以多个频率、 相位及方向(角度)分布来操作。最后，可使用光学元件来扰乱所述方向、相位及偏振 信息。如先前所描述，尽管增加激光器数目在减少散斑方面有效，然而其为不完善的解 决方案。此专利中所描述的额外方法是难以实施、昂贵或光学上不期望的。
戈沃尔科夫(Govorkov)等人的美国专利7,244,028描述了至少一个激光器的使 用，所述至少一个激光器将激光束递送到扫描构件，所述扫描构件在时间上将所述激光 束发散增加到透镜中，所述透镜将所述光递送到光束均化器，所述光束均化器照明空间 光调制器。当与具有进一步减少散斑的至少一个特征的屏幕组合时，此将激光散斑减少到可接受的等级。尽管时间上改变激光束发散一般是减少散斑的良好手段，然而，其也 要求修改屏幕以获得完全的散斑减少。此对于一般投影目的是不期望的。
吉(Ji)等人的美国专利7,116,017描述了由激光器与屏幕之间的光路径中的振动 镜构成的具体装置。单独此装置不会将散斑减少到可接受的等级。尽管罗迪(Roddy)等 人的美国专利6,445,487描述了使用激光器的频率调制及/或结合装置来使光束在角度上 及时偏离的方法，但此方法要求并非对所有激光源均实际可行或可能的激光器调制。类 似地，所述申请案聚焦于使用用于角度偏离的声光调制器。这些装置非常昂贵且仅可处 置某些激光器类型及大小。
因此，可见尚未解决的挑战为提供一种在均勻性及亮度方面具有几乎无散斑 性能的电影质量的色彩激光投影系统。需要一种实现用于高端投影系统的均勻无散斑成 像的激光照明解决方案。发明内容
本发明提供一种高质量数字投影系统，其具有最佳化成本、照明均勻性、效率 及亮度、最佳展度、减少的激光散斑及用于立体图像投影的偏振光源。
本发明的一些实施例涉及一种数字图像投影仪，其包含光组合件，其经配置以 从至少一个激光器阵列光源沿光路径投影光，所述所投影的光在所述光路径的远场照明 部分中具有重叠远场照明。所述数字图像投影仪还包含时间变化光学相移装置，其经 配置以处于所述光路径中；及光学积分器，其经配置以在所述光路径的远场部分中。根 据这些实施例，所述投影仪还包含空间光调制器，其位于所述光路径中所述时间变化光 学相移装置及所述光学积分器的下游。所述空间光调制器经配置以位于所述光路径的所 述远场照明部分中。所述投影仪进一步包含若干投影光学器件，其位于所述光路径中所 述空间光调制器的下游，所述投影光学器件经配置以从所述空间光调制器朝向显示表面 引导大致无散斑的光。
结合图式阅读以下详细说明，所属领域的技术人员将明了本发明的这些及其它 实施例、特征及优点。


尽管本说明书是通过特别指出并明确请求本发明的标的物的权利要求书而得出 结论，但相信，当结合附图阅读以上说明时将更好地理解本发明，其中
图1是将组合棱镜用于不同色彩光路径的常规投影设备的示意性框图2是图解说明光学系统中的展度匹配的示意图3是显示使用并入有本发明的用于立体图像投影的照明组合器的投影设备的 一般布置的示意性框图4是显示用于组合多个光阵列以形成较大阵列的一个方法的示意图5A及图5B是显示使用具有不同偏振状态的偏振光的投影设备的示意性框 图6是显示各自提供来自激光光阵列的光、各自具有不同偏振的两个光重定向 棱镜的使用的示意性侧视图7是显示从两侧接受光的光重定向棱镜的实施例的使用的示意性侧视图8是针对每一偏振的光使用图7的光重定向棱镜的照明设备的示意性侧视 图9是使用具有图7的光重定向棱镜而无光导的偏振照明的替代投影设备的示意 图10是显示单个像素调制器及其旋转轴的透视图11是交替地选择每一正交偏振的光的快门系统的示意图12A及图12B分别显示从一侧反射光且从另一侧透射光的快门的前视图及侧 视图13是交替地将光转换为两个正交偏振状态的循环照明系统的实施例的示意 图14是图13中所示的循环照明系统的替代实施例；及
图15是使用由图14中所描述的照明系统所提供的交替正交偏振状态的立体投影 设备的示意图。
应理解，所述附图是出于图解说明本发明概念的目的且可能未按比例绘制。
具体实施方式
本说明特定来说涉及形成根据本发明的设备的一部分或更直接地与所述设备协 作的元件。应理解，未具体显示或描述的元件可采取所属领域的技术人员所熟知的各种 形式。
提供本文中所显示及所描述的图式旨在图解说明根据本发明的操作原理，且绘 制所述图式并非打算显示实际大小或比例。由于本发明激光器阵列的组成零件的相关尺 寸，因此有必要做一些放大以强调基本结构、形状及操作原理。
本发明的实施例解决对在图像中具有减少的散斑对比度的激光投影显示的需 要。本发明的实施例另外提供能够实现可用于立体投影的交替正交偏振状态的特征。本 发明的实施例利用光的固有偏振及从VECSEL激光器阵列或其它类型的激光光阵列发射 的独立相干光。
期望激光器阵列呈许多方式以用于投影显示应用中。多个激光器提供优势，因 为光产生并非依赖于单个装置功能而操作，由此增加装置的可靠性。独立操作的激光器 装置提供光学分集的增加的优势。此分集的价值是在于在显示系统中减少散斑对比度。 在许多投影系统中，如先前所论述，有可能为此目的而利用偏振及波长分集。在本文中 所揭示的一些实施例中，存在维持激光器的固有偏振状态的需要。尽管少量的波长分集 可有用，但其也是难以控制的且控制成本高。所述实施例中可接受此波长分集作为散斑 减少的额外源，但在单个光谱范围(红色、绿色或蓝色)内不依赖于此波长分集来获得所 需要的散斑减少。
在投影显示应用中，可能由于激光器的光谱纯度而利用所述激光器，从而提供 增加的色域、固有的偏振及(最重要地)减少的展度(源的角度及空间范围)。图2描述 光学系统中的展度匹配。光源12具有经界定角度及空间范围(展度)。为有效地利用 此光，光学器件18必须将所述光递送到光调制器20以使展度匹配。如果所述展度不匹配，那么光将丢失或所述光学器件的复杂性将不必要地增加。减少的激光展度使光学组 件、光学调制器及光学涂层能够在较小的角度范围内起作用。此一般提高显示的光学效 率及对比率。另外，这些减少的要求简化了光学元件，由此大致减少系统的成本及复杂 性。激光器相干性(光波具有特定相位特征的性质)往往对优质图像的形成不利。相关 相位的光束之间的干涉导致不希望的强度结构。单个相干激光入射于光学系统中的光学 缺陷结构上导致称为散斑的随机干涉图案。因此，应很好地理解，使用具有独立相位参 数的多个激光源的优势在于这些源的组合减少所组合光束的固有相位。此实质上形成不 相干性的测量，由此减少散斑。增加激光器数目减少相位结构且进一步减少散斑形成。 尽管使用多个激光器往往减少所述激光器的一般相干性以大致减少散斑，但可存在残余 的相干性，尤其是在其中使用较少激光器的小屏幕的情况下。
根据本发明，通过三个散斑减少阶段来大致消除散斑。散斑减少的第一阶段利 用将激光束的角度、空间及衍射混合连同激光源的独立相位关系组合的多激光光源的远 场照明。散斑减少的第二阶段是将所述远场照明引导到偏振维持光学积分器中。散斑减 少的第三阶段使用时间变化光学相移装置。
为更好地理解本发明，描述本发明的设备及方法可在其中操作的总体背景是有 益的。图3的示意图显示并入有本发明的实施例的投影设备10的基本布置。图中显示三 个光调制组合件40r、40g及40b，其各自从基于激光器的照明组合器42沿光路径49投影 具有红色、绿色或蓝色三原色(RGB)中的一者的光41，所述照明组合器可包含一个或一 个以上激光器阵列光源(例如，图4中的44)。每一所投影的光41在光路径49的远场照 明部分47中具有远场照明100且由任选透镜50引导透过时间变化光学相移装置110(下 文将更全面地描述)且随后透过偏振维持光学积分器51 (例如小透镜阵列)。此光由透镜 54传递到光调制器60。光调制器60为微机电系统(MEMS)装置、LCD (液晶装置)或 任一其它类型的光学调制组件。为简洁起见，所描述的例示性实施例将使用MEMS空间 光调制器，其中所述装置可被认为是“偏振状态中性”。此意味着装置不通过调制像素 的偏振状态来调制每一像素处的光。当从任一像素的MEMS表面反射时，入射光的偏振 状态对于所述像素的任一改变是无意的且随其入射角度改变。光到MEMS空间光调制器 的入射角度(箭头B)可经调整以通过使输入及输出偏振状态定向在微镜74的平面中或正 交于微镜74的平面来最小化任何不希望的偏振效应，如图10中所示。对于此实施例， 所述调制器必须获取两个正交输入偏振状态的光(箭头Cl及C2)且输出对应于相应输入 状态的两个正交偏振状态的光。然而，输出偏振状态可相对于输入状态旋转。
例如DLP装置的大多数微机电结构(MEMS)使用通常由铝形成的金属反射器。 当处置来自倾斜角度的光时，金属镜在反射时形成非常小的相移。其中DLP装置维持反 射之后的偏振状态的优选偏振定向使偏振轴与微镜的铰链枢转倾斜一致(箭头Cl)或正交 (箭头C2)，如图10中所示。轴A指示DLP微镜的铰链枢转线。然而，可使用相对于 所述微镜的平面沿其它轴定向的偏振状态，以使对残余偏振的影响最小。
将需要关于覆盖板气密封装对当前的DLP封装做出修改。当前的封装经设计以 提供环境密封及无缺陷的表面以防止散射影响图像质量。如此，将窗口激光焊接且热熔 融为机械框的过程诱发到每一封装中的显著且不一致的双折射。已跨越样本装置观察到 超过3nm的阻滞变化。此将负面地影响装置外偏振状态的维持。因此，为恰当地利用具有偏振光的DLP装置，新窗口封装将是有用的。可通过利用具有低系数压力或热诱发 双折射的玻璃(例如SF57玻璃)来改进封装。替代方法将是提供窗口到窗框的无压力安 装，例如，使用RTV接合材料来将所述窗口接合就位。将需要进一步的隔离以使所述窗 框的结构相对于所述窗口为刚性的，但相对于到芯片框的接合表面是挠性的。同样地， 可颠倒此方法。此外，如果在谨慎控制的芯片操作温度下执行此方法，那么其将有益于 用于将窗口接合到框及将框接合到芯片安装的程序，从而避免来自操作及封装温度差的 压力。
使用经配置以投影具有共用偏振轴的光的偏振激光光源为立体图像的投影提供 显著优势。优于先前所论述的常规照明源的效率增益允许投影仪更容易地递送具有可与 常规2D投影的亮度相当的亮度的图像。
由于其许多可能的实施例而在图3中以虚线轮廓大体指示的投影光学器件70随 后将经调制光引导到显示表面80。图3中所示的总体布置随后用于本发明的后续实施 例，其中各种布置用于照明组合器42。光调制组合件40r、40g及40b随后将经偏振的光 递送到偏振状态中性的光调制器60且随后递送到投影透镜70。
图4显示一种用于组合多个阵列44与44’以形成较大阵列的方法。在图4中， 一个或一个以上散置镜46可用于将额外阵列44’的光学轴放置为与阵列44 一致。然 而，可了解，热及间距要求可限制多少阵列44可以此方式堆叠。光学上期望将激光器组 合成最小的空间及角度组合以便减小展度且简化光学系统。
在典型的激光光学投影显示设计中，所组合的激光器阵列将聚焦于光学积分棒 或波导中。近场或菲涅耳(Fresnel)条件组合光将由透镜50聚焦为较小源，随后通过此 方法在空间及角度两方面进一步混合。由于激光器的发散度通常较小，因此将以此方式 使所组合的光源保持相对较小，从而减小聚焦光学器件及积分光学器件的大小以简化封 装且减少成本。期望此方法在大多数情形下减少激光散斑，因为积分棒或光学波导(例 如光学纤维)通过单独混合偏振、相位、角度及空间内容而减少相干性。然而，在激 光器的偏振状态优选得以维持的情况下，此方法是不合意的。普通光学纤维及积分棒 并不固有地维持光的偏振状态。另外，此方法不利用激光束传播的固有性质；也就是 说，激光器一般来说将由于距发射点的距离增加而使其衍射输出图案稳定。此弗朗和费 (Fraunhofer)或远场衍射状态在其中激光强度的结构不再变化的空间中提供可控制的位 置；仅图案的大小将改变。此控制有助于确保一致的散斑减少量。
图7描绘其中利用来自激光源的光学路径中的远场位置100的激光器组合器的 替代实施例。来自所述激光器中的每一者的指定为组合路径长度X的光学路径大致满足 此远场准则。通过结合阵列中每一源的固有小激光器发散及特定装置或装置排之间的指 向角度的源自制造容差的预期正常变化来利用照明的此稳定衍射图案，提供本征伪高斯 (Gaussian)远场图像。举例来说，具有14个激光器的未调适的NECSEL (诺沃勒克斯扩 展腔面发射激光器)阵列已显示为在距所述源大约M英寸远处的主光束中具有大约2cm 的远场圆形高斯光束轮廓。根据本发明，利用所述激光器的远场照明提供通过组合角 度、空间及激光束的衍射混合连同所述源中每一者的独立相位关系的散斑减少的固有第 一阶段。尽管此远场距离相对于典型投影系统的共同近场使用较大，但可折叠此路径以 减小总体封装大小。来自不同色彩路径中的每一者的激光也可使其传播路径重叠以更有效地利用空气空间。另外，在高功率数字电影应用中，小封装大小并非是关键要求，而 此较长距离提供在所述显示系统的易热激光源与热敏光学成像部分之间形成大致热障的 优势。
散斑减少的第二阶段是将所述远场照明引导到偏振维持光学积分器中。LCD投 影仪针对此功能通常利用小透镜阵列或“蝇眼(fly’ s eyes)”。与积分棒或杆不同，如 图4中所示的小透镜积分器52中不利用偏振扰乱反射。小透镜积分器52仅是图3中所 示光学积分器51的一个实例。所述小透镜积分器通常由两个小透镜阵列5 及52b组 成，其中第一透镜阵列5 由多个透镜元件以被照明装置(光学调制器)的纵横比组成。 第一小透镜阵列5 是以激光源42的远场照明而被照明。任选透镜50可用于在角度上 将所述光(其通常几乎是准直光)管理到第一小透镜阵列5 中。第一小透镜阵列5 将所述光成像到第二小透镜阵列52b上。以此方式，第二小透镜阵列52b结合透镜M充 当场透镜且以重叠式样将第一小透镜阵列52b中的透镜中的每一者成像到光学调制器60 上。阵列中透镜越多，输出照明的混合及均勻性越高，但由于小透镜阵列的非完美性质 而使得透镜越多解译为光学损失越多。在散斑减少的此第二阶段中，与输入照明不同， 射中光学调制器60的照明更一般来说是在空间上混合、大致均勻且为正确的纵横比。
图4中所示的布置可经略微修改以允许使用具有不同偏振状态的偏振光，如图 5A及5B中所示。光调制组合件40r、40g及40b中的任一者可在两个正交偏振状态之间 迅速交替以为立体观看提供左眼及右眼图像。此处存在两组偏振激光器。对于此实例， 使用固态激光器阵列Ma及44b。经偏振的激光器阵列Ma及44b提供具有正交偏振状态 的光，例如针对这些阵列组中的一者44b使用半波板64。在交替照明循环的一半中，给 阵列Ma通电，如图5A中所示。此光从偏振光束分离器62反射。在所述交替照明循环 的另一半中，给阵列44b通电，如图5B中所示。此光透射过偏振光束分离器62。对于 非立体应用，来自偏振激光器Ma及44b两者的光可一起用于提供较亮的图像，或以一半 功率用于平衡每一激光源的寿命。
此布置有利地将具有任一偏振的光放到同一照明轴上。使用此方法的展度保持 与先前图4中针对单个通道所示的配置中所示相同。因此，在其中两个偏振状态均成像 的非立体应用中，源的亮度有效地加倍。然而，在需要立体显示的情况下，在一个特定 时刻仅利用单个源，以使有效亮度保持与图4中相同。尽管此布置因其简单而是优选且 向空间光调制器60(图3)提供交替正交偏振状态，但其要求激光器在所需的频率范围内 一致地操作，以使每一正交组合激光器阵列导通及关断。对于数字电影应用，取决于设 置此当前为120hz或144hz。然而，许多激光器可展现热稳定困难，由此在此频域中导致 不稳定的功率波动。因此，在某些情况下，要求在到达调制器之前间接(也就是说，不 透过源调制器)交替光的正交状态或在调制器之后随即变更此状态。
图6的示意性框图显示多个光重定向棱镜30可如何用于在使用交替偏振状态的 实施例中提供增加的亮度。如先前参照图5A及5B所描述，来自光阵列Ma及44b的交 替照明透过偏振光束分离器62、将正交偏振状态的光引导到空间光调制器60以用于提供 立体图像。
图7的横截面侧视图显示照明组合器42中光重定向棱镜30的另一实施例，所述 实施例提供比图5A及图6中所示的实施例更紧凑的使用激光器阵列的照明布置。在此实施例中，光重定向棱镜具有两个重定向表面36，从而接受来自面向彼此的阵列44的具有 相反发射方向Dl及D1’的光。每一重定向表面36具有两个类型的小面光重定向小 面38 ；及入射小面观，其法向于来自对应阵列44的入射光。此允许各种激光器模块通 过小残余光从小面观上的抗反射涂敷面回射回到所述激光器中的每一者中来较容易地与 光重定向棱镜30对准。此回射可用作形成微小外部腔的手段，所述外部腔可诱发激光器 的模式不稳定性。尽管在典型应用下此模式跳跃可被认为是噪声，但此噪声可通过进一 步减小激光器相干性(及激光器间相干性)从而减少图像平面处的可见散斑而在投影中添 加价值。另外，通过此双侧方法，激光器模块与来自彼此相邻的不同模块的光交错，从 而当在光学系统中以光学方式进一步集成光时提供进一步空间混合的源。此通过形成随 机激光噪声而可能有助于减少散斑。然而，不能依赖于此，因为如此散斑减少的一致源 不包含为正式阶段。图8显示一对棱镜30 (如图7中所示)可如何用于从光束分离器62 朝向透镜50引导正交偏振状态的光。
尽管可见棱镜30对激光器44的此定向是优选的，但不要求相对于输入或输出面 的垂直入射光用于组合照明源。然而，要求在表面38处射出棱镜30的重定向光束彼此大 致平行。要实现此，需要谨慎考虑许多因素。这些因素包含每一侧上的激光器44 (因 其可能是不同的)到每一侧上输入小面的入射角度与棱镜中基于材料折射系数的折射的 组合。另外，必须考虑来自每一侧的重定向小面(同样，其可能在每一侧上不同)的反 射且其与棱镜折射的组合必须协作以使来自出射面的输出光束平行。
图9的示意性框图显示在每一色彩通道中使用光重定向棱镜30的投影仪设备10 的实施例。每一光调制组合件40r、40g及40b具有一对光重定向棱镜30，所述棱镜对具 有与图8中所描述的偏振定向组件布置类似的偏振定向组件布置。在每一光调制组合件 中，将来自一个或另一个光重定向棱镜30的偏振光透过偏振光束分离器62弓丨导到透镜50 及光学积分器51。空间光调制器60为数字微镜或调制光同时维持与输入光的正交定向相 关的输出光的两个正交定向的其它MEMS装置。在所示的经设计以使用微镜装置的角度 调制的实施例中，经薄膜涂敷的表面68经处理以根据入射光的入射角度来反射或透射所 述入射光，以使经调制光被引导到二向色组合器82。二向色组合器82具有二向色表面 84的布置，所述二向色表面根据波长选择性地反射或透射光，从而透过投影光学器件70 将来自每一光调制组合件40r、40g及40b的经调制光组合到单个光学路径上。对于此实 施例，小透镜阵列将提供用于均勻化照明的优点，因为偏振状态得以维持。
本发明允许对本文中所描述的所述例示性实施例做出许多变化。举例来说，多 种偏振激光光源可用作VECSEL及其它激光器阵列的替代方案。光定向棱镜30可由许 多高透射性材料制成。对于低功率应用，可选择塑料。对于较高功率应用，玻璃可更适I=I O
维持激光器的偏振状态的一个原因是利用偏振产生模拟3D图像，其中每一眼睛 成像有透过偏振滤光玻璃选择性地递送的正交偏振状态。形成正交偏振以便产生立体观 看体验的一种方式是在组合激光器组合件的两个正交状态之间以机械方式关闭快门，如 图11中所示。在照明组合器43中，激光器44b经组合以产生线性偏振状态，即共同偏 振轴，而激光器Ma结合1/2波板64形成具有正交于44b的偏振状态的线性偏振状态的 光。可为旋转快门65的偏振旋转器放置于在所述正交偏振状态之间合并的光学轴的路径中。旋转快门65的位置由控制逻辑处理器90 (例如，同步装置)控制，所述控制逻辑处 理器控制电机66以使所述偏振旋转器与图像数据同步。旋转快门65及电机66仅提供图 3中的时间变化光学相移装置110的一个实例。
图12A及12B中的平面图及侧视图中所分别显示的旋转快门65优选地具有带有 至少两个段的玻璃圆盘。第一段65a经设计以大致透射所有入射于其上的光。交替段 65b经设计以大致反射所有入射于其上的光。当透射段65a处于沿所述光学轴的位置时， 激光器44b透射直到系统，而激光器44a由光束收集器69吸收。或者，当反射段65b沿 所述光学轴时，来自激光器Ma的光反射直到所述系统，且来自44b的光被引导到光束收 集器69。以此方式，交替正交偏振的光递送到空间光调制器以通过旋转由电机66所致动 的快门65来形成与所述空间光调制器上的立体图像同步的立体图像。应注意，偏振状态 之间存在转变区域73，如图12A中所示。此处，照明光67可在两个区域65a与65b之 间。在此情况下，两个状态的偏振无意地递送到空间光调制器。此情形导致两眼图像之 间的串扰，也称作重影。可接受某一量的串扰。如果串扰过量，那么空间光调制器可在 此转变周期期间调谐到关断状态，从而以损失一些光为代价消除所述串扰。因此，期望 最小化此转变区域。此可通过最小化照明光的点大小或通过扩大快门轮来实现，从而根 据实际情况尽可能远地使所述照明光朝向外径。
尽管图18的实施例用于交替引导到空间光调制器的光的偏振状态，但50%以上 的光是损失到光束收集器69。对常规方法的系统效率来说，此实质上减少系统效率。
可实施散斑减少方法利用的第三阶段，但不限于图11中所示的实施例。所述方 法包含使用装置来对经移位相位、空间及或角度照明进行时间平均。此时间移位装置可 在光学积分器之前或之后放置于光学路径中。在优选实施例中，所述装置出现在小透镜 阵列之前。以此方式，所述装置对最终照明的任何影响在整个空间面积上平均化，从而 防止图像中的空间瑕疵。可考虑用于此阶段的装置可为振动光学元件，例如镜或板。也 可使用随机液晶相位图案产生器或声光调制器。在优选实施例中，使用例如图11中的旋 转快门65的旋转光学元件。所述旋转光学元件可以是楔形的、漫射的或有像差的。在 每一情况下，照明中形成时间变化光学路径差，此同样在无需去偏振的情况下改变残余 散斑。此出现于期间眼睛能够达到平均的周期中。可通过改变光束的光学路径来诱发相 移。旋转的楔形光学器件通过沿所述光学路径在空间上诱发固定的空间距离改变来实施 此步骤。为详述，例如非平坦表面的有像差表面将依据所述表面形状将所述光学路径移 位到较随机的图案中。例如由不良抛光或表面蚀刻形成的漫射表面也将以较规则式样提 供随机相移。所述表面质量将使所诱发的相移的类型及量发生变化。经蚀刻的表面往往 具有较不清晰的表面质量且因此减少来自此过程的散射损失。此类型的经蚀刻玻璃通常 被称作“抗牛顿”玻璃。期望最小化表面降级且因此最小化所诱发的相位，因为将存在 与此方法相关联的一些光损失。
随后可使用此旋转光学元件(例如，旋转快门65)来帮助形成交替正交偏振状 态。而此又可用于形成立体图像。形成立体图像的可接受时间频率同样是足够快以平均 化散斑。在任一情况下，根据闪烁或散斑减少方法，较快的时间平均化一般将提供较少瑕疵。
此实施例显示于图13中且使用旋转快门65来恢复先前递送到光束收集器69的光。在照明组合器45中，之前在此路径中的光使其偏振状态由1/2波板64转换。也可 通过简单地旋转两个源中的每一者来使所述两个照明源呈正交偏振状态，以使输出为正 交。在任一情况下，此将所述光转换到与通过旋转快门65直接递送到空间光调制器的偏 振状态相同的偏振状态。然后，此所转换的光由镜71引导到邻近于来自旋转快门65的 光的路径。现在具有相同偏振状态的两个激光器阵列的组合光递送到小透镜52且递送到 所述空间光调制器。此外，通过使用电机66旋转快门65，以正交偏振状态交替地递送 光。
对于图13的实施例，可观察到，光源的展度与其在图11中递送时的状态相比已 加倍。可将此展度提供到具有双倍面积的光学积分器51中，其中原始及所转换的光束是 并排的且在相同角度空间中。或者，所述光可具有来自每一激光源的某一量的重叠。由 于将更容易地通过在此空间中混合而实现所有像素的均勻照明，因此可能更期望角度重 叠，因为投影透镜通常是远心的。尽管遵循照明路径的光学器件需要处置此大展度以便 有效，但由于激光源的低开始展度性质，此并不是非常困难的问题。
图14显示使用此经恢复的偏振光但需要较少组件的替代实施例。图14中所示 的镜71由具有半波板64的棱镜72取代。紧靠旋转快门65放置棱镜72以简化光学折叠 且最小化两个光路径之间的间距。
图15显示并入有图15中所示的交替正交偏振照明系统45r、45g、45b、直接在 每一色彩通道中照明空间光调制器60且与二向色板84重组以由透镜组合件70投影的投 影系统。
此同一方法也适当地用于非立体投影且无额外的光损失，甚至是在转变区域期 间。因此，与常规解决方案不同，没有必要移除快门轮或偏振开关以改善常规成像的通 过量效率。在此情况下，可在非立体成像期间关闭电机66以节省寿命或功率消耗(优 选地在快门的透射区域在光学路径中的情况下)以使不必要的涂层损坏及热累积可最小 化。
图12A及12B的旋转快门机构除提供交替正交偏振方法外还发挥第三散斑减少 功能。可将相干破坏涂层施加到所述快门的一个或两个侧。图12B显示旋转快门65， 其中一个侧6 由研磨表面制作，而相对侧65d含有抛光表面，所述抛光表面在一个段中 具有抗反射涂层且在交替段中具有镜涂层。表面粗糙度应足够高以消除可见散斑，但足 够低以不实质增加源的角度范围。从有效缺陷诱发额外衍射的此相对粗糙表面通过旋转 轮(空间运动)移动散斑产生点且通过时间平均化显现以具有较少散斑而本质上诱发随机 变化的高等级散斑。或者，如先前所描述，可抛光两个侧6 及65d，然而所述表面可在 光学上不平坦，以使具有光学路径差的多个波被诱发到以旋转频率变化的光束中。此在 非抛光表面上方为优选，因为其不实质增加照明光的角度容量且因此增加展度。
可使用其它时间变化相移装置或构件。举例来说，可及时移位或改变位置、倾 斜度或光学元件(例如镜)的位置及倾斜度以形成光学相移。类似地，可对光学元件的 表面实施此移位或倾斜。另一实施例将是利用大致随机适应性光学表面作为此种光学相 移装置。
结合通过光学集成(空间混合)而组合的远场激光照明来利用时间变化光学相移 技术的替代实施例是替代地利用将光学展度时间上改变到空间光调制器上的时间变化光学展度移位装置。以此方式，空间光照明在角度(量值或位置)、空间(量值或位置)或 角度及空间属性的组合上略微移位，而非改变光学路径长度。此可通过各种手段实现， 但最简单地是通过使用经移位或倾斜的光学元件来调整照明展度。通过此方法，光也将 损失，因为其要求过度填充角度或空间光以计及时间上移位的展度。维持空间光调制器 上的照明均勻性或以一频率在时间上移位是重要，由此眼睛平均化经移位的照明而无任 何闪烁。后者是优选的，因为其在减少激光散斑方面将具有最佳结果。
三阶段散斑减少手段囊括在远场中使用组合激光器阵列、通过偏振保持光学 积分器(例如小透镜阵列或具有最小光学反弹的积分棒)在空间上均勻化及对独立的或以 组合形式的相位或展度(角度、空间或两者)移位进行时间平均。已相对于白色光源做 出此技术的测量。白色光源(如在数字电影应用中通常实施的与小透镜阵列以光学方式 集成的钨源)在白色模型板屏幕上提供大约2%的散斑变化。具有频率加倍以在近场条 件下提供48个光束的M个激光器的绿色诺沃勒克斯3瓦特阵列具有大约11%的散斑。 在远场条件下，散斑降低到9%。当与小透镜阵列以光学方式集成时，散斑降低到8%左 右。使用以500rpm旋转的有像差或楔形轮使残余散斑降至3%。如果不使用所述小透镜 阵列，则此旋转圆盘对散斑影响不大。已发现散斑减少不受旋转光学圆盘位置的影响。 要求组装成10,000流明的数字电影投影仪的额外激光器(每个色彩大约8至10个3瓦特 激光器)将提供显著等级的额外散斑减少，因为较多的独立定相激光器进一步降低相干性。
零件列表
10.投影仪设备
12.光源
14.棱镜组合件
16.位置
18.光学器件
20.20r, 20g, 20b.光调制器
26.激光器
28.入射小面
30.光重定向棱镜
32.入射小面
34.输出面
36.重定向表面
38.光重定向小面
40r, 40g, 40b.光调制组合件
42.照明组合器
43.具有快门组合件的照明组合器
44，44，，44a，44b.激光光阵列
45，45r，45g，45b.照明组合器
46.镜
48，56.偏振光束分离器0111]50.透镜0112]51.光学积分器0113]52.小透镜阵列0114]52a.第一小透镜阵列0115]52b.第二小透镜阵列0116]54.透镜0117]60.光调制器0118]62.偏振光束分离器0119]64.半波板0120]65.旋转快门0121]65a.透明段0122]65b.反射段0123]65c.漫射侧0124]65d.抛光侧(经涂敷)0125]66.电机0126]67.输出光0127]68. 二向色表面0128]69.光束收集器0129]70.投影光学器件0130]71.镜0131]72.反射棱镜0132]73.转变区域0133]74.微镜0134]75.电子偏振旋转器0135]76.四分之一波板0136]80.显示表面0137]82. 二向色组合器0138]84. 二向色表面0139]90.控制逻辑处理器0140]100.远场照明0141]110.时间变化光学相移装置0142]A.轴0143]B.入射光0144]Cl，C2.偏振轴0145]Dl, D1，.发射方向0146]D2.输出方向0147]X远场距离
权利要求
1.一种数字图像投影仪，其包括a)光组合件，其经配置以从至少一个激光器阵列光源沿光路径投影光，所述所投影 的光在所述光路径的远场照明部分中具有重叠远场照明；b)时间变化光学相移装置，其经配置以处于所述光路径中；c)光学积分器，其经配置以处于所述光路径的所述远场部分中；d)空间光调制器，其位于所述光路径中所述时间变化光学相移装置及所述光学积分 器的下游，所述空间光调制器经配置以位于所述光路径的所述远场照明部分中；及e)若干投影光学器件，其位于所述光路径中所述空间光调制器的下游，所述投影光 学器件经配置以从所述空间光调制器朝向显示表面引导大致无散斑的光。
2.根据权利要求1所述的数字图像投影仪，其中所述空间光调制器包括微镜装置或基 于液晶显示器的装置。
3.根据权利要求1所述的数字图像投影仪，其中所述激光器阵列光源中的至少一者包 括至少一个垂直腔激光器。
4.根据权利要求1所述的数字图像投影仪，其中所述时间变化相移装置包括旋转元 件，所述旋转元件(a)是光学楔形的，(b)是有像差的，(c)具有漫射表面，或(d)具有 其组合。
5.根据权利要求1所述的数字图像投影仪，其中所述时间变化相移装置包括空间上倾 斜或位移的光学元件。
6.根据权利要求1所述的数字图像投影仪，其中所述激光器阵列光源或若干所述激光 器阵列光源经配置以致使所述所投影的光具有共同偏振轴，且其中所述光学积分器为偏 振维持光学积分器。
7.根据权利要求6所述的数字图像投影仪，其中所述空间光调制器包括微镜装置或基 于液晶显示器的装置。
8.根据权利要求6所述的数字图像投影仪，其中所述激光器阵列光源中的至少一者包 括至少一个垂直腔激光器。
9.根据权利要求6所述的数字图像投影仪，其中所述时间变化相移装置包括旋转元 件，所述旋转元件(a)是光学楔形的，(b)是有像差的，(c)具有漫射表面，或(d)具有 其组合。
10.根据权利要求6所述的数字图像投影仪，其中所述时间变化相移装置包括空间上 倾斜或位移的光学元件。
11.一种立体数字图像投影仪，其包括a)光组合件，其经配置以从至少一个激光器阵列光源沿光路径投影具有共同第一偏 振状态的偏振光，所述所投影的偏振光在所述光路径的远场照明部分中具有重叠远场照 明；b)偏振旋转器，其经配置以处于所述所投影的偏振光的所述光路径中且可致动以 将所述所投影的偏振光的所述偏振状态从所述第一偏振状态可控制地旋转到第二偏振状 态；c)时间变化光学相移装置，其经配置以处于所述光路径中；d)偏振维持光学积分器，其经配置以处于所述光路径的所述远场部分中；e)微机电空间光调制器，其位于所述光路径中所述偏振旋转器、时间变化光学相移 装置及所述光学积分器的下游，所述空间光调制器经配置以从所述第一偏振状态的光形 成第一经调制光且从所述第二偏振状态的光形成第二经调制光；f)同步装置，其经配置以使所述偏振旋转器与图像数据同步；及g)若干投影光学器件，其位于所述光路径中所述空间光调制器的下游，所述投影光 学器件经配置以从所述空间光调制器朝向显示表面引导大致无散斑的光。
12.根据权利要求11所述的立体数字图像投影仪，其中所述空间光调制器为微镜装置。
13.根据权利要求11所述的立体数字图像投影仪，其中所述偏振旋转器为分段式圆 盘，所述圆盘具有至少一个反射段及至少一个透射段。
14.根据权利要求13所述的立体数字图像投影仪，其中所述偏振旋转器为所述时间变 化相移装置。
15.根据权利要求11所述的立体数字图像投影仪，其中所述时间变化相移装置具有光 学楔形、像差、漫射表面元件或其组合。
16.—种数字图像投影仪，其包括a)光组合件，其经配置以从至少一个激光器阵列光源沿光路径投影光，所述所投影 的光在所述光路径的远场照明部分中具有重叠远场照明；b)时间变化光学展度移位装置，其经配置以处于所述光路径中；c)光学积分器，其经配置以处于所述光路径的所述远场部分中；d)空间光调制器，其位于所述光路径中所述时间变化光学展度移位装置及所述光学 积分器的下游，所述空间光调制器经配置以位于所述光路径的所述远场照明部分中；及e)若干投影光学器件，其位于所述光路径中所述空间光调制器的下游，所述投影光 学器件经配置以从所述空间光调制器朝向显示表面引导大致无散斑的光。
17.根据权利要求16所述的数字图像投影仪，其中所述时间变化光学展度移位装置 经配置以改变所述所投影的光的角度位置、角度大小或所述角度位置与所述角度大小两 者ο
18.根据权利要求16所述的数字图像投影仪，其中所述时间变化光学展度移位装置经 配置以改变所述所投影的光的角度及空间位置、角度及空间大小或角度及空间位置与大 小两者。
19.根据权利要求16所述的数字图像投影仪，其中所述光学积分器经配置以大致维持 所述所投影的光的偏振状态。
20.一种减少激光显示图像中的激光散斑的方法，所述方法包括a)沿光路径投影光，所述所投影的光在所述光路径的远场照明部分中具有重叠远场 照明；b)在时间上改变所述所投影的光；c)在时间上改变所述所投影的光之后以光学方式集成所述所投影的光；d)在以光学方式集成所述所投影的光之后在所述光路径的所述远场照明部分中空间 上调制所述所投影的光；及e)在空间上调制所述所投影的光之后朝向显示表面以光学方式投影大致无散斑的光。
全文摘要
本发明揭示一种数字图像投影仪，其包含光组合件，其经配置以从至少一个激光器阵列光源沿光路径投影光，所述所投影的光在所述光路径的远场照明部分中具有重叠远场照明；时间变化光学相移装置，其经配置以处于所述光路径中；光学积分器，其经配置以处于所述光路径中；空间光调制器，其位于所述光路径中所述时间变化光学相移装置及所述光学积分器的下游，所述空间光调制器经配置以位于所述光路径的所述远场照明部分中；及若干投影光学器件，其位于所述光路径中所述空间光调制器的下游，所述投影光学器件经配置以从所述空间光调制器朝向显示表面引导大致无散斑的光。
文档编号H04N13/04GK102027747SQ200980117102
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月13日 优先权日2008年5月15日
发明者加里·E·诺特哈德, 巴里·D·西尔弗施泰因 申请人:柯达公司